CN207664735U - 一种永磁同步电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种永磁同步电机，其技术方案要点是包括机壳、与机壳转动连接的主轴、固接在机壳内部的电机定子以及固接在主轴上的电机转子，电机转子包括与主轴连接的隔磁支架、多个固接在隔磁支架上的永磁体以及多个固设在隔磁支架上的磁轭块；磁轭块设置在隔磁支架远离转轴的一侧且以主轴为轴均匀的圆周分布，永磁体设置在相邻磁轭块之间且与相邻磁轭块抵接；隔磁支架采用非导磁材料制成，磁轭块采用铁磁材料制成，永磁体利用率较高。

Description

一种永磁同步电机

技术领域

本实用新型涉及一种电机，特别涉及一种永磁同步电机。

背景技术

进入二十一世纪以来，人类对能源消费的需求量迅速增加，方便、快捷的电能消耗一半以上是由电动机传动装置转换成机械能而消耗的。电机由电机转子和电机定子两部分组成，电机转子是电机中的旋转部件，它是用来实现电能与机械能和机械能与电能的转换装置。

电机作为常用的驱动装置有多种多样的类型，其中一类为永磁同步电机。这种电机具有结构简单，体积小、重量轻、损耗小、效率高、功率因数高等优点，主要用于要求响应快速、调速范围宽、定位准确的高性能伺服传动系统和直流电机的更新替代电机。这种电机的结构主要包括定子、转子以及设置在转子上的永磁体等。

永磁体设置形式包括表贴式磁钢转子结构和内嵌式结构转子。表贴式磁钢转子结构的永磁体呈瓦状均匀排布在电机隔磁支架表面。这种结构的永磁体耗费量比较大，永磁体的利用率较低。内嵌式结构转子的形式多种多样，一般转子的主体采用硅钢片叠压而成，在转子片上开设嵌入永磁体的凹槽，这种转子的磁力线分布复杂，磁损耗高，永磁体利用率较低。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种永磁同步电机，能够提高永磁体利用率。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种永磁同步电机，包括机壳、与机壳转动连接的主轴、固接在机壳内部的电机定子以及固接在主轴上的电机转子，电机转子包括与主轴连接的隔磁支架、多个固接在隔磁支架上的永磁体以及多个固设在隔磁支架上的磁轭块；磁轭块设置在隔磁支架远离转轴的一侧且以主轴为轴均匀的圆周分布，永磁体设置在相邻磁轭块之间且与相邻磁轭块抵接；隔磁支架采用非导磁材料制成，磁轭块采用铁磁材料制成。

通过采用上述技术方案，采用隔磁支架可以在永磁体靠近主轴的一侧设置隔磁屏障，让永磁体的磁力线主要在电机转子整体外圆周处分布，减少远离电机定子的磁力，可以提高单位永磁体的磁力利用率，使在转子表面形成同样磁场所用的永磁体体积小，可以有效降低成本。

较佳的，隔磁支架包括筒形的支架体、固接在支架体外表面的隔磁套以及两个分别固接在支架体两端的支架端盖；磁轭块与永磁体的两端分别与两个支架端盖抵接。

通过采用上述技术方案，利用支架体支撑电机转子的整体形状，利用隔磁套有针对性的减少永磁体在靠近主轴一侧的磁力线分布，利用支架端盖有针对性的减少永磁体在电机转子轴向两端的磁力线分布。同时支架端盖作为限制磁轭块和永磁体平行于主轴轴向的移动，并夹住磁轭块和永磁体使其固定。

较佳的，支架体为铸铝制成，隔磁套为铜制成。

通过采用上述技术方案，采用铸铝一方面可以降低支架体的导磁率，另一方面可以降低转子整体的重量。隔磁套采用铜制成，隔磁效果好。

较佳的，支架端盖朝向磁轭块的端面上开有定位槽，磁轭块的两端分别插入定位槽内。

通过采用上述技术方案，设置定位槽，在安装完一侧支架端盖后，就可以快速确定磁轭块在支架上的位置，便于磁轭块和永磁体的安装定位。

较佳的，磁轭块远离隔磁支架的表面上开有加固槽，加固槽内卡接有加固条，加固条的两端固接在支架端盖上。

通过采用上述技术方案，设置加固条，可以避免磁轭块从隔磁支架远离主轴的一端滑出隔磁支架；同时设置加固槽可以是加固条的设置更为稳定，并且可以进一步保证磁轭块不会在隔磁支架的圆周面上移动。

较佳的，磁轭块靠近相邻永磁体的端面远离隔磁支架上一体设置有卡块，卡块与永磁体抵接且位于永磁体远离隔磁支架的一端。

通过采用上述技术方案，设置卡块可以起到阻挡永磁体的作用，避免永磁体从相邻磁轭块之间的缝隙滑出；同时卡块可以缩小暴露在电机转子表面的永磁体的面积，可以能更好的降低涡流损耗，降低转子不可逆退磁的可能性。

较佳的，磁轭块靠近相邻永磁体的端面靠近隔磁支架上一体设置有垫脚，垫脚与永磁体抵接且位于永磁体靠近隔磁支架的一端。

通过采用上述技术方案，设置垫脚配合卡块，在永磁体两端形成阻挡，由于磁轭块和永磁体在隔磁支架上呈环形分布，磁轭块和永磁体沿主轴径向的移动被二者彼此约束，使磁轭块和永磁体可以较为稳定的固定在隔磁支架上。此外，垫脚可以在永磁体于转子之间形成缝隙，所述缝隙便于永磁体降温冷却，有助于表面高温造成的永磁体永久退磁。

较佳的，其中一个支架端盖上开有允许永磁体通过的通过孔，所述通过孔与相邻两个磁轭块之间缝隙对齐。

通过采用上述技术方案，设置通过孔，可以将磁轭块完全固定在隔磁支架上后，再进行永磁体的安装，有效避免永磁体的磁力影响浮动的磁轭块的位置，有助于降低安装难度。

较佳的，开有通过孔的支架端盖包括盖体以及固接在盖体上的副盖，通过孔开设在盖体上，所述副盖上设有插入通过孔相适配的固定凸块，固定凸块与永磁体抵接。

通过采用上述技术方案，设置副盖，利用其上固定凸块封堵通过孔，避免永磁筒从通过孔中滑出。使电机转子的整体结构更为稳定。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

提高永磁体的磁力利用率；降低电机成本；有利于降低转子整体的重量；便于安装定位；可以降低涡流损耗；降低转子不可逆退磁的可能性。

附图说明

图1是永磁同步电机的结构示意图；

图2是电机转子的结构示意图；

图3是电机转子的爆炸示意图；

图4是电机转子横截面示意图；

图5是图4中A处放大图；

图6是图3中B处放大图；

图7是图3中C处放大图；

图8是磁轭块与支架连接处的剖视图；

图9是永磁体与支架连接处的剖视图；

图10是盖体与副盖爆炸图的局部示意图。

图中，1、机壳；11、机座；12、前端盖；13、后端盖；14、前轴承内端盖；15、前轴承外端盖；16、后轴承内端盖；17、后轴承外端盖；2、主轴；3、电机转子；31、隔磁支架；311、支架体；3111、内筒；3112、外筒；3113、支撑筋；3114、减重孔；312、隔磁套；313、第二支架端盖；3131、盖体；3132、副盖；3133、副孔；3134、通过孔；3135、固定凸块；3136、副盖螺栓；314、第一支架端盖；315、连接孔；316、连接螺栓；317、定位槽；32、磁轭块；321、卡块；322、垫脚；323、加固槽；33、永磁体；34、加固条；35、加固螺栓；4、电机定子；41、定子铁芯；42、定子绕组；5、散热扇；6、风罩。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

一种永磁同步电机，如图1所示，包括机壳1、与机壳1转动连接的主轴2、固接在主轴2上的电机转子3以及固接在机壳1内的电机定子4。

机壳1包括两端开口的机座11、法兰连接机座11一端的前端盖12以及法兰连接在机座11另一端的后端盖13。机座11整体呈圆管状，机座11的侧壁为空心结构。机座11的外壁上固接有多片散热片。

前端盖12和后端盖13的中心分别开有轴承孔，所述轴承孔内设有支撑主轴2转动的轴承。前端盖12上固接有锁定前端盖12上轴承轴向位置的前轴承内端盖14和前轴承外端盖15。所述前轴承内端盖14位于前端盖12靠近后端盖13的一侧，所述前轴承外端盖15位于前端盖12远离后端盖13的一侧。

相似的，后端盖13上固接有锁定后端盖13上轴承轴向位置的后轴承内端盖16和后轴承外端盖17。所述后轴承内端盖16位于后端盖13靠近前端盖12的一侧，所述后轴承外端盖17位于后端盖13远离前端盖12的一侧。

主轴2与前端盖12和后端盖13内的轴承内圈固接。主轴2的一端从前端盖12中伸出，作为电机的输出端；主轴2的另一端从后端盖13伸出。主轴2上开有用于连接电机转子3的转子键槽。

如图2和图3所示，电机转子3包括隔磁支架31、磁轭块32以及永磁体33。

隔磁支架31包括支架体311、套设在支架体311上的隔磁套312以及固接在支架体311两端的支架端盖。

支架体311为铸铝制成，包括内筒3111以及套设在内筒3111外的外筒3112，内筒3111位于外筒3112内的轴向中间位置，内筒3111的轴向长度小于外筒3112的轴向长度。内筒3111内圈于主轴2相适配，内筒3111上开有与转子键槽相对设置的键槽（图中未画出），主轴2与内筒3111通过放置在转子键槽和内筒3111上键槽内的键连接。在内筒3111和外筒3112之间设置有与二者固接的支撑筋3113，支撑筋3113呈环状，且位于外筒3112的轴向中间位置。在支撑筋3113上开设有将其贯穿的减重孔3114，减重孔3114为截面腰型的贯穿孔，且设置有多个。

隔磁套312为薄壁圆管，其内圈与外筒3112的外圆周面相适配的套设在支架体311的外侧。隔磁套312采用铜制成。

支架端盖分为第一支架端盖314和第二支架端盖313。第一支架端盖314为环形，且与内筒3111同轴，第一支架端盖314的内径不小于外筒3112的内径且小于外筒3112的外径，第一支架端盖314的外径大于外筒3112的外径。第一支架端盖314的轴向端面上开有多个连接孔315，第一支架端盖314通过穿过连接孔315与支架体311螺纹连接的连接螺栓316固接在支架体311的其中一个轴向端面上。第二支架端盖313包括盖体3131和副盖3132。盖体3131的形状、结构与第一支架端盖314的结构、形状相似。副盖3132的端面上开有多个副孔3133，副盖3132通过穿过副孔3133与盖体3131螺纹连接的副盖3132螺栓固定在盖体3131上。

如图3所示，磁轭块32呈长条形，如图4所示，其横截面的主体部分类似扇环形。所述扇环形的小径与隔磁套312的大径一致，所述扇环形的大径大于支架端盖的大径。如图5和图6所示，所述扇环形两个直边靠近其小径一端分别向远离另一直边方向凸起形成两个垫脚322。所述扇环形两个直边靠近其大径一端分别向远离另一直边方向凸起形成两个卡块321。磁轭块32设有多个且均匀的分布隔磁套312的圆周面上，相邻两个磁轭块32之间留有一定缝隙。所述扇环形内圈对表面与隔磁套312同轴。结合图,7和图8所示，两个第一支架端盖314和盖体3131朝向彼此的端面上均匀的开有多个与磁轭块32横截面相适配的定位槽317。磁轭块32的两端分别插入两个支架端盖的定位槽317内。磁轭块32采用硅钢片压叠而成，磁轭块32远离支架体311的端面上开有长条形的加固槽323，加固槽323的长度方向与磁轭块32的长度方向平行。加固槽323内卡接有长条形的加固条34。加固条34的两端开有通孔，加固条34通过穿过所述通孔与支架端盖螺纹连接的加固螺栓35固定。

结合图3和图4，永磁体33为矩形长条状，且设置有多个。各永磁体33分别插接在相邻两个磁轭块32之间并与两侧磁轭块32的主体部分紧密相贴。永磁体33位于卡块321与垫脚322之间，并且与卡块321和垫脚322抵接。

结合图3和图9所示，第二支架端盖313上开有通过孔3134。所述通过孔3134贯穿盖体3131，且与相邻两个磁轭块32之间的缝隙相对，永磁体33穿过通过孔3134插入到相邻磁轭块32之间。永磁体33的长度与第一支架端盖314与盖体3131之间的直线距离相等。永磁体33于第一支架端盖314接，永磁体33的另一端于副盖3132抵接。结合图10所示，副盖3132上固接有于通过孔3134相适配的固定凸块3135，固定凸块3135插入通过孔3134与永磁体33远离第一支架端盖314的一端抵接。

回看图2，电机定子4包括定子铁芯41和定子绕组42。定子铁芯41主要由多张被叠放压紧的定子片组成。定子片为硅钢片冲压而成的薄片状。定子片大致为环形，其内圈一开有多个凹槽。定子绕组42设置在所述凹槽内定子片的外圈与机座11内圈相适配。定子铁芯4嵌在机座11内并套设在电机转子3处。

主轴2伸出后轴承外端盖17，伸出部分上固接有散热扇5。机座11上固接有风罩6。风罩6和后端盖13将散热扇5罩在其中。

安装转子时，先将其中一个支架端盖，固定在支架体311上，将各磁轭块32分别插入到定位槽317中，将另一支架端盖固定在支架体311上，使两个支架端盖夹紧磁轭块32固定，取下副盖3132，将永磁体33穿过通过孔3134插入相邻两个磁轭块32之间并以第一支架端盖314抵接，将副盖3132上的固定凸块3135插入通过孔3134中，使固定凸块3135与永磁体33抵接，将副盖3132固定在盖体3131上使用时，定子绕组42内通电，产生变化的电场，永磁体33在电场中受力变化，进而使转子带动主轴2转动。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种永磁同步电机，包括机壳(1)、与机壳(1)转动连接的主轴(2)、固接在机壳(1)内部的电机定子(4)以及固接在主轴(2)上的电机转子(3)，其特征在于：电机转子(3)包括与主轴(2)连接的隔磁支架(31)、多个固接在隔磁支架(31)上的永磁体(33)以及多个固设在隔磁支架(31)上的磁轭块(32)；磁轭块(32)设置在隔磁支架(31)远离转轴的一侧且以主轴(2)为轴均匀的圆周分布，永磁体(33)设置在相邻磁轭块(32)之间且与相邻磁轭块(32)抵接；隔磁支架(31)采用非导磁材料制成，磁轭块(32)采用铁磁材料制成。

2.根据权利要求1所述的永磁同步电机，其特征在于：隔磁支架(31)包括筒形的支架体(311)、固接在支架体(311)外表面的隔磁套(312)以及两个分别固接在支架体(311)两端的支架端盖；磁轭块(32)与永磁体(33)的两端分别与两个支架端盖抵接。

3.根据权利要求2所述的永磁同步电机，其特征在于：支架体(311)为铸铝制成，隔磁套(312)为铜制成。

4.根据权利要求2所述的永磁同步电机，其特征在于：支架端盖朝向磁轭块(32)的端面上开有定位槽(317)，磁轭块(32)的两端分别插入定位槽(317)内。

5.根据权利要求4所述的永磁同步电机，其特征在于：磁轭块(32)远离隔磁支架(31)的表面上开有加固槽(323)，加固槽(323)内卡接有加固条(34)，加固条(34)的两端固接在支架端盖上。

6.根据权利要求2所述的永磁同步电机，其特征在于：磁轭块(32)靠近相邻永磁体(33)的端面远离隔磁支架(31)上一体设置有卡块(321)，卡块(321)与永磁体(33)抵接且位于永磁体(33)远离隔磁支架(31)的一端。

7.根据权利要求6所述的永磁同步电机，其特征在于：磁轭块(32)靠近相邻永磁体(33)的端面靠近隔磁支架(31)上一体设置有垫脚(322)，垫脚(322)与永磁体(33)抵接且位于永磁体(33)靠近隔磁支架(31)的一端。

8.根据权利要求6所述的永磁同步电机，其特征在于：其中一个支架端盖上开有允许永磁体(33)通过的通过孔(3134)，所述通过孔(3134)与相邻两个磁轭块(32)之间缝隙对齐。

9.根据权利要求8所述的永磁同步电机，其特征在于：开有通过孔(3134)的支架端盖包括盖体(3131)以及固接在盖体(3131)上的副盖(3132)，通过孔(3134)开设在盖体(3131)上，所述副盖(3132)上设有插入通过孔(3134)相适配的固定凸块(3135)，固定凸块(3135)与永磁体(33)抵接。